El relé (1)

Todos sabemos lo que es un interruptor de pared. Esos que tenemos a la entrada de nuestro cuarto para encender la luz. Cuando lo presionamos la luz se enciende y no se apaga hasta que no volvemos a pulsar.  Y no nos electrocutamos porque la corriente eléctrica está separada de mi dedo por una capa de aire y un recubrimiento plástico rígido. Pues bien, nuestro Arduino también quiere  poder encender una luz, o una cafetera, o un radiador porque hace frío, y tampoco quiere electrocutarse, ¿cómo lo hacemos?

Para eso, tenemos un componente eléctromecánico llamado Relé.

Un relé es un interruptor accionado por un electroimán.

Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre 

Al pasar una corriente eléctrica por la bobina, el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina

Si colocásemos un interruptor en nuestro circuito

al abrir de el interruptor y dejar de pasar corriente por la bobina, desaparecería el campo magnético y el núcleo dejaría de ser un imán

Esto significa que si tuviéramos un circuito con un interruptor y un electroimán, el encendido y apagado del nuestro imán, podría hacer que se movieran atrajeran o no algún metal. Ahora imagínate que el metal que atrae es la parte móvil de otro interruptor de otro circuito por el que circulara otra corriente 

habríamos conseguido que mi pequeño imán sin tener ningún contacto físico, abriera o cerrara un interruptor y consiguientemente encendiera o apagara una bombilla. Una voltaje bajo (por ejemplo 5 voltios), podría controlar el flujo de corriente de un circuito con una tensión muy superior ( por ejemplo 220 voltios).

Este es el secreto de los relés. 

El relé más sencillo está formado por un electroimán como el descrito anteriormente y un interruptor de contactos. Al pasar una pequeña corriente por la bobina, el núcleo se imanta y atrae al inducido por uno de sus extremos, empujando por el otro a uno de los contactos hasta que se juntan, permitiendo el paso de la corriente a través de ellos. Esta corriente es, normalmente, mucho mayor que la que pasa por la bobina.

Pero puede incluso hacer más. Podemos hacer que controle dos circuitos diferentes.

En el ejemplo a continuación podemos ver como un circuito de 4,5 voltios puede controlar simultáneamente bombillas enchufadas a 220 voltios. 

cuando el electroimán funciona, atrae el pivote diseñado en forma de Z y esto hace que una dos contactos del circuito A, cuando deja de funcionar vuelve a su posición de descanso uniendo los dos contactos del circuito B, si os fijáis esto lo hacemos solo con tres contactos, el de en medio es común.

El símbolo del relé más sencillo  

que se puede usar en circuitos como éste

sería

La bobina se representa por un rectángulo alargado con una línea a 45º que lo atraviesa en su parte central. El interruptor de contactos se representa como un interruptor normal. Entre la bobina y el interruptor se establece un vínculo mediante una línea de trazos, para dar a entender que el interruptor se cierra por efecto de la bobina. Y habitualmente se le denomina  SPST, en inglés Single Pole Single Throw y que viene a significar básicamente que los contactos son simples con un solo borne de entrada y un borne de salida.

Pero ¿cómo lo representaríamos si el electroimán pudiera comandar dos circuitos simultáneamente como el ejemplo que vimos más arriba de las dos bombillas?

Pues bien, entonces sería una bobina + 2 hilos conmutados, que siguiendo con las siglas anteriormente usadas, vendría a llamarse SPDT, en inglés Single Pole Double Throw

¿Son éstas todas la opciones?. Pues no. La creatividad humana es tan alta que podemos encontrar un sin fin de configuraciones diferentes.

Repasemos entonces las características fundamentales que nos van a ayudar a elegir nuestro relé:

Representan la identificación técnica de cada relé. Son todos aquellos detalles que diferencian un relé de otro. Las más comunes son:

• Tensión nominal: es la tensión de funcionamiento permanente del relé. Se escoge dependiendo del uso que se le dará y la tensión disponible en el sitio donde trabajará el relé.
• Corriente nominal: es la corriente máxima que puede circular por los contactos si que estos se deterioren o se dañen. Esto dependerá de la pontencia del equipo que estará bajo el control del relé.
• El tiempo de funcionamiento: es el tiempo mínimo empleado por el relé desde el instante en que la corriente de la bobina operadora alcanza el valor de calibrado mínimo y el instante en que actúan los contactos.
• Los contactos: en ellos se estipula la potencia al cierre y la apertura. Hay que distinguier entre la sobrecarga con contactos cerrados y la sobrecarga al conectar. Cuanto más corta sea la sobrecarga de intensidad, más alta será la sobrecarga soportable.

Pero por ahora no nos extenderemos más en ello. Basta saber para continuar que nuestro Arduino necesitará relés que funcionen con 5 voltios, que es lo que normalmente maneja de tensión de alimentación y corrientes.  Por ejemplo algo como el que exponemos a continuación

como se ve en el marcado del componente funciona con 5 voltios de continua, debajo indica la máxima corriente y el máximo voltaje que se puede manejar con este dispositivo: 250 voltios y 5 amperios de corriente alterna.

Como operar con él y como programar nuestro Sketch lo veremos en la próxima entrada.